Кафедра проектирования и конструирования интегральных микросхем
Посмотреть презентацию кафедры (файл *.pdf)
Кафедра ПКИМС является ведущей в МИЭТ кафедрой в области разработки САПР БИС.
В настоящее время кафедра осуществляет подготовку специалистов по формам:
Бакалавриат:
* Направление 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника».
- Профиль «Автоматизация проектирования изделий наноэлектроники»
Магистратура:
* Направление 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника».
- Программа «Лингвистические средства САПР СБИС и систем на кристалле»
* Направление 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника».
- Программа «Автоматизированное проектирование субмикронных СБИС и систем на кристалле»
- Программа «Проектирование и конструирование наноэлектроных систем на кристалле» (сетевая)
Аспирантура:
* Направление 09.06.01 «Информатика и вычислительная техника»
Специальность 05.13.12. «Системы автоматизации проектирования», квалификация кандидат технических наук.
Программа профессиональной переподготовки:
* «Автоматизированное проектирование СБИС и систем на кристалле»
Программы повышения квалификации:
* «Проектирование сложно-функциональных блоков СБИС»
* «Проектирование СнК на основе СБИС с программируемой архитектурой» * «Физический синтез с использованием САПР Synopsys» * «Маршрут проектирования цифровых ИС в САПР Synopsys»
Кафедра проектирования и конструирования интегральных микросхем (ПКИМС) (факультет ЭКТ) была создана в 1982 г. при реорганизации физико-технического факультета на базе кафедры радиоэлектроники (факультет МПиТК) и кафедры гибридных интегральных схем (факультет ФТ).
Основная идея реорганизации состояла в том, чтобы на одном факультете объединить подготовку специалистов в области автоматизированного проектирования и технологии изготовления интегральных микросхем (ИМС). До этого на факультете выпускались только инженеры-физики и инженеры-технологи для предприятий полупроводниковой электроники. Необходимость реорганизации факультета была обусловлена тем, что к началу 80-х годов сложность интегральных схем возросла настолько, что взаимосвязь процессов проектирования и производства БИС стала очевидной и возникла потребность в подготовке специалистов по автоматизации проектирования, владеющих основами разработки ИМС.
Более 20 лет кафедру ПКИМС возглавлял Казеннов Г.Г., докт. техн. наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР в области науки и техники. Вместе с ним начинали и работали на кафедре профессора д.т.н. Соколов А.Г., Щемелинин В.М., доценты, к.т.н., Перминов В.Н., Целибеева В.Н. и преподаватели Савельев П.B., Терехов Н.Д., Петраков В.И., Трофимова Л.В., Попова Т.B. Основным научным направлением кафедры стало создание теоретических основ и методологии автоматизированного проектирования СБИС. В решении этой проблемы участвовали четыре научные группы, которые возглавляли ведущие профессора кафедры:
Ермак В.В. – по автоматизации логического проектирования;
Соколов А.Г. – по автоматизации схемотехнического проектирования;
Щемелинин В.М. – по автоматизации топологического проектирования;
Кремлев В.Я. – по автоматизации проектирования элементной базы.
Под руководством профессора Казеннова Г.Г. на кафедре сформировалась научно-педагогическая школа в области САПР БИС. На кафедре были разработаны программные комплексы для проектирования БИС, нашедшие широкое применение в промышленности, - «КИПАРИС», «АКИМС» и др.
Г. Г. Казеннов, В. Я. Кремлев
На кафедре были разработаны и выпущены учебные пособия:
- Е.В. Авдеев «Аналоговые и смешанно-сигнальные расширения VHDL»
- Е.В. Авдеев, В.Н. Целибеева «Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Лингвистическое обеспечение САПР» / Под ред.д.-т.н., профессора Г.Г. Казённова
- Е.В. Авдеев, А.Л. Ездаков «Методические указания к лабораторным работам по курсам «Системы искусственного интеллекта» и «Экспертные системы САПР ИМС»
- Т.В. Попова «Основы логического проектирования интегральных схем».
***
А.И. Сухопаров
С 2003 по 2008 гг. кафедрой руководил канд. техн. наук, доцент Сухопаров Анатолий Иванович. Выпускник МИЭТ 1972 г., с 2007 г. Генеральный директор ОАО «Ангстрем-Т» – строящегося завода по производству СБИС уровня 90 – 130 нм на пластинах диаметром 200 мм. Кандидат технических наук, автор 104 научных работ, в т.ч. 54 Авторских свидетельств на изобретения. Сухопаров А.И. имеет награды: Заслуженный конструктор РФ, Лауреат Государственной премии СССР (1989 г.), Лауреат премии Правительства РФ (2001 г.), Орден Знак Почета.
Открытие центра 29 июня 2005 г. аудитория 4131
Президент компании Synopsys Аарт де Джиз и ректор МИЭТа Ю.А. Чаплыгин
В июне 2003 г. на основе соглашения между мировым лидером в области автоматизированного проектирования ИМС компанией Synopsys, фирмой ALT-S и МИЭТ на кафедре был создан учебный центр МИЭТ - Synopsys. В июне 2005 года состоялось открытие этого центра.
В УЦ на 10-ти рабочих местах было установлено фирменное лицензионное программное обеспечение (ПО) для факультативного обучения студентов работе с программами логического синтеза ИМС. Работами по конкурсному отбору студентов и подготовке необходимых учебных материалов руководил профессор Ермак В.В. В рамках работы УНЦ «Synopsys» были разработаны и выпущены учебные пособия:
- В.С. Калашников, О.В. Ласточкин, М.Ю. Семенов «Основы логического синтеза средствами САПР Synopsys с использованием Verilog HDL. Учебное пособие». – М.: МИЭТ, 2004. – 88 с.
- А.Л. Стемпковский, М. Ю. Семенов « Основы логического синтеза средствами САПР Synopsys с использованием Verilog HDL. Учебное пособие ». – М.: МИЭТ, 2005. – 140 с.
В июне 2006 г. по предложению компании Synopsys и образовательного центра Synopsys-Армения был заключен договор о создании учебно-образовательного центра МИЭТ - Synopsys и разработке программы подготовки магистров. Руководителем УОЦ была назначена доцент Миндеева А.А. Для обеспечения деятельности УОЦ МИЭТ - Synopsys был оборудован компьютерный класс на 20 рабочих мест. На рабочих местах был установлен полный пакет фирменного ПО Synopsys и библиотека технологических файлов (c проектными нормами 90 нм) для обучения студентов по магистерской программе «Автоматизированное проектирование субмикронных СБИС и систем-на-кристалле». В октябре 2006 г. состоялось официальное открытие УОЦ.
А.И. Сухопаров, В. В. Ермак, Г. Г. Казеннов, М. В. Щемилинин, В. М. Дьяконов, А. А. Миндеева, Н. А. Зайцев
С 2003 по 2008 год под руководством Сухопарова А.И. рганизовал на кафедре были выполнены следующие научные работы в области проектирования СБИС и физико-технологического моделирования нано и микроэлектронных систем:
-«Исследование принципов проектирования цифровых СФ-блоков для систем на кристалле» – руководитель профессор, к.т.н. Ермак В.В.
-«Проведение анализа основных вариантов технологий КМОП КНИ СБИС с низким уровнем потребления энергии и особенностей взаимодействия системы fables-foundry для технологий КМОП уровня 0,25 мкм» – руководитель доцент, к.т.н. Дьяконов В.М.
- «Исследование маршрутов сквозного проектирования цифровых СБИС» – руководитель зав.каф., к.т.н., Сухопаров А.И.
- «Исследование принципов создания наноразмерных МОП СБИС и «систем на кристалле» с ультранизкой потребляемой мощностью» – руководитель доцент, к.т.н. Дьяконов В.М.
- «Разработка технологии нанесения сегнетоэлектрика» – руководитель профессор, д.т.н. Зайцев Н.А.
В 2006 - 2007 гг. кафедра приняла активное участие в реализации инновационной образовательной программы МИЭТа: были подготовлены к изданию 7 книг, разработаны 30 учебно-методических комплексов по учебным дисциплинам для факультетов ЭКТ и ЭТМО, подготовлены и переданы на факультет ДДО электронные версии методических материалов для организации индивидуальной работы студентов по 17 учебным дисциплинам. Под руководством профессора Ермака В.В. и доцентов Дьяконова В.М. и Сырцова И.А. в ЦФК «Электронная компонентная база» были выполнены студенческие научно-исследовательские работы по основным направлениям деятельности кафедры.
В этот период были подготовлены и выпущены учебные пособия:
- В.Б. Стешенко, Т.В. Попова, Д.Б. Малашевич «Основы HDL Verilog как средства проектирования цифровых устройств» / под ред.к.-т.н.,доцента Сухопарова А.И.
- Ю.З. Горбунов «Основы программных технологий» / под ред.к.-т.н.,доцента Сухопарова А.И.
- А.Л. Ездаков «Экспертные системы САПР».
- Матюшкин И.В. «Маршруты проектирования интегральных микросхем:системный уровень» / под ред.к.-т.н.,доцента Сухопарова А.И.
***
В.А. Беспалов
С 2008 г. заведующим кафедрой назначен профессор Беспалов В.А., докт. техн. наук, лауреат премии Президента РФ в области образования, почетный работник науки и техники РФ. С его приходом на кафедре открылись новые направления исследований, связанные с проектированием на структурируемых БМК, прототипированием и с разработкой автоматизированной системы проектирования, изготовления и контроля фотошаблонов (АСИФ) для нанометрового диапазона проектных норм.
В бакалаврскую программу включен курс по прототипированию проектных решений на учебных комплексах (отладочные платы и ПО) фирмы Altera, закупленных в рамках проекта НИУ. В магистерские программы «Автоматизированное проектирование СБИС и систем-на-кристалле средствами САПР» введены учебные дисциплины «Подготовка данных для изготовления фотошаблонов», «Проектирование на структурированных БМК».
В настоящее время на кафедре ведутся научные исследования и разработки по следующим приоритетным направлениям:
- методы переноса топологии ИМС на поверхность полупроводниковой пластины; разработка АСИФ для микроэлектронных изделий с проектными нормами нанометрового диапазона (руководитель – докт. техн. наук Беспалов В.А.);
- методы ускоренного анализа и оптимизации цифровых КМОП СБИС (руководитель – профессор Глебов А.Л.);
- математическое моделирование элементной базы современных интегральных схем (руководитель – профессор Хренов Г.Ю.);
- проектирование сложно-функциональных наноразмерных блоков СБИС (руководитель – профессор Гаврилов С.В.);
- элементная база для СБИС с ультранизкой потребляемой мощностью (руководитель – профессор Беспалов В.А.);
- физико-технологическое проектирование нано- и микроэлектронных систем (руководитель – кандидат ф.-м. наук – Матюшкин И. В.);
- методы проектирования систем на кристалле с программируемой архитектурой (руководитель – к.т.н. Бутов А.С.)
- лингвистические средства САПР СБИС и систем на кристалле (руководитель – к.т.н. Булах Д.А.)
В рамках проекта «Национального исследовательского университета» на кафедре подготовлены учебно-методические материалы для подготовки специалистов по направлениям:
- «Электроника и наноэлектроника» (квалификация – бакалавр и магистр):
модернизирована основная образовательная программа подготовки магистров «Автоматизированное проектирование субмикронных СБИС и систем на кристалле средствами САПР» и разработаны программы для подготовки бакалавров – Автоматизированное проектирование изделий наноэлектроники» и магистров «Проектирование энергосберегающих схем и систем».
- «Информатика и вычислительная техника» (квалификация – бакалавр и магистр): разработаны основные образовательные программы подготовки бакалавров «Системы автоматизированного проектирования» и две программы магистров «Лингвистические средства САПР СБИС и систем на кристалле», «Автоматизация физического проектирование микро и наноразмерных сверхбольших интегральных схем».
Также на кафедре разработаны дополнительные программы повышения квалификации «Автоматизированное проектирование СБИС и систем на кристалле средствами САПР Synopsys», в рамках НИУ по заказу ИППМ РАН, ЗИТЦ – «Проектирование сложно-функциональных блоков СБИС» и по заказу ОАО Ангстрем «Проектирование систем на кристалле с программируемой архитектурой».
Сотрудники кафедры активно участвуют в разработке и адаптации учебных программ при выполнении внутривузовского проекта «Разработка инновационной образовательной программы для подготовки и повышения квалификации инженеров-программистов в области проектирования маломощных и высокопроизводительных систем-на-кристалле с учетом особенностей нанотехнологий».
В ИПК МИЭТа изданы учебные пособия:
- А.С. Бутов «Проектирование на ПЛИС»
- Д.О. Левицкий «Лабораторный практикум по курсу: «Проектирование и программирование микропроцессорных систем»
- В.И. Петраков «Автоматизация схемотехнического проектирования ИС. Курс лекций»
- В.В. Ермак, А.В. Козлов, В.Ю. Савченко «OC LINUX для разработчиков и пользователей ПО САПР СБИС»
- Дьяконов В.М., Коршунов А.В., Волобуев П.С. «Проектирование энергоэффективных цифровых схем».
- В.А. Беспалов, А.Л. Глебов, А.Н. Кононов «Диаграммы двоичных решений (BDD) в автоматизации проектирования СБИС»
- А.Л. Глебов, Н.А. Кононов, А.А. Миндеева «Методы математического моделирования в САПР СБИС»
- Миндеева А.А. «Элементная база аналоговых схем»
- Попова Т.В., Гусев С.В., Ильин С. «Выполнение междисциплинарного задания в цепочке дисциплин «Языки описания цифровых схем и систем», «Лингвистические средства САПР», «Автоматизация функционально-логического проектирования БИС»
- Т.В. Попова, А.В. Козлов, М.Г. Галахтин, О.М. Хусаинова «Методические рекомендации по адаптации молодого преподавателя к учебному процессу в академической среде»
- Алексеев А.А., Владимиров Л.Л., Гуреев П.В., Левицкий Д.О., Тогидный О.Б., Шумилин С.С. «Программирование микроконтроллеров на основе 8-разрядного микроконтроллера К1886ВЕ61У. Лабораторный практикум»
- Тимошенков В.П., Миндеева А.А. «Элементная база систем связи. Учебное пособие»
- Коршунов А.В., Гусев С.В. Учебное пособие «Маршрут проектирования ЦИС. Физический синтез»
- Петраков В.И., Булах Д.А. Лабораторный практикум по курсу «Разработка САПР»
- Попова Т.В.(ред), Козлов А.В., Галахтин М.Г., Хусаинова О.М. «Методическое пособие. Методические рекомендации по адаптации в учебном процессе молодого преподавателя в академической среде»
- Булах Д.А., Коршунов А.В., Фролов Д.П. «Проектирование энергосберегающих библиотечных элементов»
- Бутов А.С., Медведев И.А., Мельник А.К. Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу «Проектирование на ПЛИС».
- Казеннов Г.Г., Петраков В.И., Булах Д.А., Жукова Т.Д. «Разработка САПР: вводный курс лекций»
- Ильин С.А., Коршунов А.В., Рыжова Д.И. «Основы характеризации библиотечных элементов с использованием Synopsys SiliconSmart»
- Ильин С.А., Коршунов А.В., Тельпухов Д.В. «Лабораторный практикум по курсу «Лингвистические средства САПР»
- Беляев А.А., Волобуев П.С. «Проектирование систем на кристалле с программируемой архитектурой»
- Матюшкин И.В., Заплетина М.А. «Решение типовых задач моделирования и визуализации в среде MATLAB»
Успехи кафедры в учебной и исследовательской деятельности были отмечены двумя премиями Минвуза СССР – за лучшую учебно-методическую работу и за лучшую научно-исследовательскую работу. В издательствах федерального уровня выпущено более 20 книг, подготовленных преподавателями кафедры, в том числе в последние годы:
- Казеннов Г.Г. Основы проектирования интегральных схем и систем. – М.: БИНОМ, 2009;
- Стемпковский А.Л., Гаврилов С.В., Глебов А.Л. Методы логического и логико-временного анализа цифровых КМОП СБИС. – М.: Наука, 2007;
- Красников Г.Я, Зайцев Н.А. Система кремний - диоксид кремния субмикронных СБИС. –М.: Техносфера, 2003;
- Матюшкин И.В. «Моделирование и визуализация средствами MATLAB физики наноструктур», Москва: Техносфера, 2011.
- Гаврилов С.В. «Методы анализа логических корреляций для САПР цифровых КМОП СБИС», Москва: Техносфера, 2011.
- Беспалов В.А., Кононов А.Н., Путря М.Г., Киреев В.Ю., Трапашко Г. А., Нечин Д. Ю., Черкашин В. А., Миленький Д. М., Базанов Д.В., Овчинников В.А, Веревкин А.Т., Сидоренко В.Н. «Введение в дизайн фотошаблонов для изготовления микро- и наносистем. Cadence MaskCompose», М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
- Кононов А.Н.,Аваков С.М., Глебов А.Л., Киреев В.Ю. и др. «Ведение в дизайн фотошаблонов для изготовления микро- и наносистем Mentor Graphics .Учебное пособие», М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.
- Беспалов В.А., Кононов А.Н., Путря М.Г., Киреев В.Ю., Глебов А.Л. и др. «Введение в дизайн фотошаблонов для изготовления микро- и наносистем Synopsys CATS», М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015.
- Кононов А.Н., Путря М.Г., Аваков С.М., Глебов А.Л., Киреев В.Ю. и др.; под ред. В.А. Беспалова Введение в дизайн фотошаблонов для изготовления микро- и наносистем. SYNOPSYS CATS, MENTOR GRAPHICS, CADENCE MASKCOMPOSE, -М.: Лаборатория знаний, 2016. -348 с.
- Glebov A.L. «The Logic of Digital Circuits», NY, USA: Nova Science Publishers, 2016. - 173 pp.
На кафедре значительное внимание уделяется подготовке кадров высшей квалификации по специальности 05.13.12 «Системы автоматизации проектирования»: докторские диссертации в специализированном совете МИЭТа защитили Соколов А.Г., Щемелинин В.М., Кремлев В.Я., Марченко А.М. Кандидатские диссертации защитили аспиранты МИЭТа, обучавшиеся на кафедре ПКИМС: Белугин С.С., Жуков А.В., Миргородский А.Ю.. За последние годы выпускники кафедры прошли обучение в аспирантуре и защитили кандидатские диссертации Лобская И.В. «Разработка алгоритмического и программного обеспечения для автоматизации проектирования топологии прецизионных элементов аналоговых интегральных схем» (2007 г.), Каграманян Э.Р. «Разработка методов и моделей для характеризации сложно-функциональных блоков КМОП СБИС с учетом вариаций параметров транзисторов» (2009 г.), Булах Д.А. «Разработка и исследование алгоритмов компиляционного формирования и решения математических моделей ИС на этапе схемотехнического проектирования» (2010 г.), Заглядин Г.Г. «Исследование и разработка метода планировки цепей СБИС с равномерным заполнением области трассировки» (2011 г.), Кононов Н.А. «Структурная оптимизация и обфускация комбинационных цифровых схем в базисе ПЛИС/СБМК» (2011 г.), Гусев С.В. «Исследование и разработка микросхем для компенсации температурной нестабильности выходной частоты кварцевых генераторов» (2012 г.), Коршунов А.В. «Исследование и разработка методов построения СФ-блоков для энергоэффективных устройств защиты информации» (2014 г.), Фролов Д.П. «Исследование и разработка аналого-цифровых КМОП КНИ БМК с расширенными функциональными возможностями» (2014 г.), Иванова Г.А. «Разработка методов и алгоритмов мультиинтервального анализа быстродействия наноэлектронных схем на логическом уровне»(2016 г.), Рыжова Д.И. «Исследование и разработка методов анализа пикового тока на логическом уровне проектирования КМОП схем» (2017 г.)
По международной программе успешно прошли обучение в аспирантуре и защитили кандидатские диссертации Манукян А.А. «Исследование и разработка методов логико-топологического синтеза библиотечных элементов и блоков для КМОП технологий с трехмерным затвором транзистора» (2015 г.), Петросян В.С. «Моделирование цифровых микроконвейерных КМОП схем с использованием диаграмм решений различной размерности» (2015 г.), Саргсян В.К. «Исследование и разработка методов автоматизации проектирования СФ-блоков, обеспечивающих восстановление работоспособности устройств памяти» (2015 г.).
В 2016 – 2017 году магистерская программа «Автоматизированное проектирование субмикронных сверхбольших интегральных схем и систем» успешно прошла и получила сертификаты профессионально-общественной аккредитации, проводимой Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа компаний РОСНАНО) объединением работодателей – НП «Межотраслевое объединение наноиндустрии» и сертификат профессионально-общественной аккредитации Ассоциации инженерного образования России и Европейской сети по аккредитации в области инженерного образования. Так же был присвоен Европейский знак качества инженерного образования EUR-ACE(r) Label с занесением программы в международные регистры ENAEE (European Network for Accreditation of Engineering Education) и FEANI (Federation Europeenne d`Associations Nationales d`Ingenieurs.
С сентября 2018 году Гаврилов Сергей Витальевич назначен временно исполняющим обязанности заведующего кафедрой. Гаврилов С.В. доктор технических наук, профессор, ВРИО директор ИППМ РАН, член Экспертного совета ВАК по управлению, вычислительной технике и информатике, Лауреат премии Правительства Российской Федерации 2015 года в области науки и техники. Автор 120 научных работ, 2-х монографий, 1 патента, 3 свидетельств о регистрации программ. Окончил Московский физико-технический институт (МФТИ), Факультет управления и прикладной математики (ФУПМ). С 1997 года кандидат технических наук. В 2007 году защитил диссертацию доктора технических наук.
Разработал и читает лекционные курсы по дисциплине «Спецглавы САПР» для магистров, обучающихся по программе «Автоматизированное проектирование СБИС и систем на кристалле», является разработчиком дополнительной программы «Проектирование сложно-функциональных блоков СБИС». Подготовил в качестве научного руководителя – 5-х кандидатов наук – (Э.Р.Каграманян «Разработка методов и моделей для характеризации сложно-функциональных блоков КМОП СБИС с учетом вариаций параметров транзисторов», МИЭТ, 2009; О.Н.Гудкова «Методы логико-временного анализа цифровых СБИС с учетом деградации порогового напряжения транзисторов», ИППМ РАН, 2011, Манукян А. А. «Разработка методов автоматизации проектирования заказных сложно-функциональных блоков для КМОП технологий с трехмерной структурой транзистора», 2015 г., Иванова Г.А. «Разработка методов и алгоритмов мультиинтервального анализа быстродействия наноэлектронных схем на логическом уровне», 2016 г., Рыжова Д.И. «Исследование и разработка методов анализа пикового тока на логическом уровне проектирования КМОП схем»,2017). В настоящее время осуществляет научное руководство аспирантами и магистрантами. Является высококвалифицированным специалистом, получившим международное признание в области моделирования и оптимизации СБИС. Неоднократно выступал с докладами на международных конференциях ICCAD (Сан-Хосе, США), DATE (Париж, Франция), ISQED (Сан-Хосе, США), а также с лекциями и семинарами по приглашению ведущих компаний в области проектирования и разработки микросхем – Motorola (Остин, США), Freescale (Остин, США), Intel (Хайфа, Израиль).